水工建筑物的運(yùn)行評(píng)估與維護(hù)

摘 要：水是國民經(jīng)濟(jì)的命脈，也是人類發(fā)展的命脈；水利建設(shè)關(guān)系到國計(jì)民生，水工建設(shè)是最重要的基礎(chǔ)建設(shè)。水工建筑物運(yùn)行時(shí)可能受到變形、應(yīng)力、裂縫以及揚(yáng)壓力等多種因素的影響，因此對(duì)水工建筑物運(yùn)行狀態(tài)需要進(jìn)行綜合評(píng)估，對(duì)多種因素的影響部位和破壞程度做出科學(xué)合理的分析，采取正確的維護(hù)方法，及時(shí)消除各種安全隱患，保證水工建筑物的安全可靠運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：水工建筑物；運(yùn)行；評(píng)估；維護(hù)

1 引言

為了達(dá)到防洪、灌溉、發(fā)電、供水等目的，修建的各種不同類型水工建筑物，用來控制和支配水流，這些建筑物統(tǒng)稱為水工建筑物。水工建筑物按照其在樞紐中作用分為：（1）擋水建筑物，用以攔截江河，形成水庫。如攔河壩、攔河閘。（2）泄水建筑物：用以分流多余水量，排放泥沙和冰凌，或?yàn)槿朔馈z修而放空水庫等，以保證壩和其他建筑物的安全。如溢流壩、溢洪道、隧洞。（3）輸水建筑物：為灌溉、發(fā)電和供水的需要，從上游向下游輸水用的建筑物。如：引水隧洞、渠道、渡槽、倒虹吸管等。（4）取（進(jìn)）水建筑物：是輸水建筑物的首部建筑物，如引水隧洞的進(jìn)口段、進(jìn)水閘等。

水工建筑物具有工作條件復(fù)雜、設(shè)計(jì)選型獨(dú)特、施工難度巨大、工程效益顯著、環(huán)境影響多面性以及失事后果嚴(yán)重等特點(diǎn)，所以要特別注意對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，做到提前控制，防治災(zāi)害事件的發(fā)生。本文闡述了對(duì)水工建筑物運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)估，并對(duì)混凝土壩的維護(hù)進(jìn)行了重點(diǎn)分析，以保證建筑物的安全運(yùn)行。

2 水工建筑物運(yùn)行的評(píng)估

將監(jiān)測(cè)的水工建筑物運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行定期分析，找出荷載與效應(yīng)之間的關(guān)系，根據(jù)積累的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，通過定性和定量分析，并通過嚴(yán)格的理論論證，對(duì)水工建筑物的運(yùn)行狀態(tài)做出正確的評(píng)估。

2.1 水工建筑物運(yùn)行監(jiān)測(cè)的內(nèi)容

2.1.1 變形監(jiān)測(cè)。變形監(jiān)測(cè)包括水平位移、垂直位移、裂縫等的監(jiān)測(cè)，混凝土和砌石建筑物還有撓度、伸縮縫監(jiān)測(cè)等內(nèi)容。

2.1.2 滲流監(jiān)測(cè)。水工建筑物需要監(jiān)測(cè)浸潤線、滲流量、滲水透明度、導(dǎo)滲效果及繞壩滲流等，混凝土和砌石建筑物則主要監(jiān)測(cè)場(chǎng)壓力及滲流量等內(nèi)容。

2.1.3 應(yīng)力、溫度監(jiān)測(cè)。水工建筑物包括土壓力及孔隙水壓力監(jiān)測(cè)；混凝土和砌石建筑物則包括應(yīng)力、應(yīng)變、溫度、鋼筋應(yīng)力監(jiān)測(cè)等。

2.1.4 水流形態(tài)監(jiān)測(cè)。它包括水流平面形態(tài)、水躍、水面線、挑射水流的觀測(cè)以及高速水流的振動(dòng)、脈動(dòng)壓力、負(fù)壓、空蝕等監(jiān)測(cè)內(nèi)容。

2.1.5 水文氣象監(jiān)測(cè)。它包括降水量、水位、流量、波浪、冰凌、地震、臺(tái)風(fēng)、涌潮、水溫監(jiān)測(cè)及水質(zhì)監(jiān)測(cè)等。

2.2 水工建筑物工作狀態(tài)的分類

通常情況下，水工建筑物的工作狀態(tài)可分為以下三種：

2.2.1 正常工作狀態(tài)，建筑物達(dá)到設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)，工程質(zhì)量良好，各主要監(jiān)測(cè)參數(shù)的變化量均在正常范圍內(nèi)。

2.2.2 異常工作狀態(tài)，建筑物的某項(xiàng)功能已不能完全滿足設(shè)計(jì)的要求或者主要的檢測(cè)量出現(xiàn)某些異常，影響正常的使用。

2.2.3 險(xiǎn)情狀態(tài)，水工建筑物出現(xiàn)危機(jī)安全運(yùn)行的重大缺陷或者主要監(jiān)測(cè)量出現(xiàn)較大異常，如果按照設(shè)計(jì)要求繼續(xù)運(yùn)行將會(huì)出現(xiàn)較大安全事故的狀態(tài)。

當(dāng)大壩等水工建筑物運(yùn)行出現(xiàn)異常或險(xiǎn)情狀態(tài)時(shí)，就必須及時(shí)向上級(jí)主管部門匯報(bào)，同時(shí)通報(bào)設(shè)計(jì)單位，及時(shí)研究出相關(guān)對(duì)策，提出科學(xué)合理的方案。

2.3 水工建筑物運(yùn)行評(píng)估的程序

2.3.1 要控制水工建筑物的運(yùn)行，首先要考慮荷載及影響因素，主要有水壓力、溫度、地震以及其他荷載，同時(shí)還需要考慮施工質(zhì)量、地形條件、地質(zhì)條件和周圍環(huán)境等產(chǎn)生的影響。

2.3.2 在荷載及影響因素的條件下，水工建筑物還必須具備巡視檢查資料和監(jiān)測(cè)效應(yīng)量，同時(shí)必須進(jìn)行定量分析和綜合評(píng)判，最后決定決策。

2.3.3 巡視檢查資料，主要有裂縫資料、滲水資料和其他資料；對(duì)監(jiān)測(cè)效應(yīng)量應(yīng)包括：變形、應(yīng)力、裂縫開度、測(cè)壓管水位、水質(zhì)吸出物、孔隙水壓力、滲流量等；當(dāng)我們進(jìn)行定量分析時(shí)需要利用比較分析、作圖分析、特征值統(tǒng)計(jì)分析以及利用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析。數(shù)學(xué)模型一般指統(tǒng)計(jì)模型、確定性模型和混合模型。

2.3.4 控制水工建筑物的運(yùn)行必須確定控制標(biāo)準(zhǔn)，失事模式主要是穩(wěn)定、強(qiáng)度、抗裂三方面，進(jìn)行監(jiān)控指標(biāo)。

2.3.5 把定量分析的上述路徑和監(jiān)控指標(biāo)相結(jié)合，然后進(jìn)行綜合評(píng)估。評(píng)估時(shí)需進(jìn)行單項(xiàng)分析和綜合分析、推理分析，此時(shí)就可以確定相應(yīng)的方法決策、處理方案和效應(yīng)分析。

3 混凝土壩的維護(hù)

混凝土壩的維護(hù)可分為日常檢查、裂縫、滲漏、護(hù)坡、化學(xué)侵蝕和補(bǔ)強(qiáng)加固等維護(hù)。其維護(hù)方法如下：

3.1 日常檢查。檢查是養(yǎng)護(hù)修理的基礎(chǔ)，是發(fā)現(xiàn)工程異常和損壞的重要手段，因此應(yīng)按照有關(guān)規(guī)程和規(guī)范對(duì)混凝土壩等水工混凝土建筑物進(jìn)行檢查。

3.2 裂縫維護(hù)。裂縫按深度可分為表層裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫；按裂縫開度變化可分為死縫、活縫和增長縫；按裂縫成因可分為溫度裂縫、干縮裂縫、鋼筋銹蝕裂縫、荷載裂縫、沉陷裂縫、凍脹裂縫、堿骨料反應(yīng)裂縫等。

壩面發(fā)生裂縫后，應(yīng)通過表面觀測(cè)和監(jiān)測(cè)查明裂縫的寬度、長度、深度、走向以及發(fā)展情況；根據(jù)觀測(cè)資料；結(jié)合混凝土壩設(shè)計(jì)施工情況，分析裂縫的成因，針對(duì)不同性質(zhì)的裂縫，采取不同的處理措施，裂縫修補(bǔ)可采用噴涂法、粘貼法、充填法和灌漿法。

3.3 混凝土壩滲漏維護(hù)。混凝土壩的滲漏途徑有壩身、壩基、壩肩和岸坡等處；在運(yùn)用中對(duì)于已發(fā)生滲漏的混凝土壩，必須加強(qiáng)觀測(cè)研究查明原因，及時(shí)處理。滲漏處理的基本原則是“上截下排”，以截為主、以排為輔。滲漏宜在迎水面封堵，不能降低上游水位時(shí)宜采用水下修補(bǔ)，不影響結(jié)構(gòu)安全時(shí)也可在背水面封堵。在制定處理措施時(shí)，要根據(jù)滲漏的部位、危害程度以及處理?xiàng)l件等實(shí)際情況而定。

3.4 護(hù)坡的維護(hù)。護(hù)坡遭受破壞，一般是由于護(hù)坡塊石尺寸不合要求，墊層級(jí)配不符合標(biāo)準(zhǔn)，施工質(zhì)量不好及風(fēng)浪沖擊，水面漂浮物撞擊以及冰壓力作用等原因所致。當(dāng)護(hù)坡遭受風(fēng)浪或冰凌破壞時(shí)，可采用砂袋壓蓋、拋塊石或塊石竹籠蓋等臨時(shí)措施。險(xiǎn)情過后一定要重新翻修或整體修建。

3.5 化學(xué)侵蝕防護(hù)，一般應(yīng)采取下列措施：

3.5.1 已形成滲透通道或出現(xiàn)裂縫的溶出性侵蝕，采用灌漿封堵或加涂料涂層防護(hù)。

3.5.2 酸類和鹽類侵蝕防護(hù)措施：

a.加強(qiáng)環(huán)境污染監(jiān)測(cè)，減少污染排放；b.輕微侵蝕的采用涂料涂層防護(hù)，嚴(yán)重侵蝕的采用澆筑或襯砌形成保護(hù)層防護(hù)。

3.6 補(bǔ)強(qiáng)加固，一般可采用灌漿法、預(yù)應(yīng)力法、粘貼玻璃鋼法、增加斷面法等。

4 結(jié)束語

水工建筑物的運(yùn)行會(huì)受到很多因素的影響，需要綜合評(píng)估這些影響因素，及時(shí)做好維護(hù)工作，這樣才能充分發(fā)揮水工建筑物的作用，延長其使用壽命，保持良好的運(yùn)行狀態(tài)。

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作者簡介：劉偉（1984，10-），男，漢，2009年7月參加工作，湖北咸寧人，現(xiàn)為湖南省東江水力發(fā)電廠沙田電站職工。